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深度报告|北方地区电储热供暖项目经济性分析

北极星电力网新闻中心  来源:北极星电力网  作者:张勇 马骏  2017/7/17 11:18:16  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 电储热供暖 供热项目 热电厂

北极星火力发电网讯:1 介绍

我国北方广大城镇地区采暖季采用分散燃煤小锅炉、小火炉采暖,造成严重的冬季空气污染,另一方面,这些地区的可再生能源却由于消纳不足,面临着严重的“弃风弃光问题”,因此利用可再生能源开展北方地区电储热供暖具有重要的意义。

北方地区能否顺利推广电储热供暖项目,电采暖项目能否被供热市场接受,最关键的问题就是电储热采暖项目的经济性,本文从电储热供暖项目的投资成本,运行费用入手,针对当前的电价政策,供热价格,分析电储热供暖项目的经济可行性和存在的问题,并给出促进电储热供暖发展的建议。

(作者:江苏中科智储科技有限公司 张勇 马骏)

2 电储热技术

电储热供暖项目是利用电网中的过剩可再生能源,或低谷电价时的电能,通过电加热设备,将电能转化为热能,存储在储热设备中,当需要对外供热时,将存储的热能通过换热器释放,转化为热风、热水、蒸汽等形式对外输出,可满足民用供暖需求,也能够满足工业用热,如下图1所示。

图1:电储热供暖项目示意图

根据储热设备的载热材料不同,储热技术主要可分为水储热,固体储热和熔盐储热。

(1)水储热技术就是将热能以热水的形式存储起来,根据存储热水的温度和压力,水储热又可分为常压储热和承压储热;常压储热的温度利用范围一般在35℃~85℃,特点是储热设备投资成本低,无需换热设备,适用于对供热温度要求不高的民用采暖领域,缺点是储能密度小,占地面积大;承压水储热的温度一般在120℃~150℃,优点是储能密度提高,可对外提供蒸汽供热,主要问题是需要承压容器,存在一定安全风险,设备成本较高。下图2是丹麦Avedøre热电厂用于满足地区供热的热水储能罐,容积为2x24,000m3,储热温度为120℃,热水压力10bar。

图2:丹麦Avedøre热电厂的承压热水储能罐

(2)固体储热一般采用金属氧化物作为储热介质,如高密度铁镁金属氧化物材料,储热温度最高可达800℃,利用空气作为换热介质,由变频风扇驱动空气进行热量循环和交换,固体储热示意图如图3所示。固体储热温度高,储能密度较大,对外输出热能的形式多样,既可以提供最高温度400℃的热风,也能够提供300℃以下的热油,还可以提供高温蒸汽和热水,因此能够满足工业和民用多个领域的用热需求。

图3:固体储热装置

(3)熔盐储热系统,将电能转化为高温熔融态无机盐类的显式热能,也就是通过电加热器将廉价电能转化为热能,使熔盐温度升高,存储在高温熔盐罐中;当需要对外供给热能时,高温熔盐在换热器内释放存储的热量,温度降低后的熔盐存入低温熔盐罐,如图4所示。熔盐储热的储热介质和传热介质一般为硝酸盐混合物,如太阳光热发电中常用的“太阳盐”,硝酸钠和硝酸钾混合物,或者其他低熔点盐类,具有无蒸发压力,腐蚀性小,比热容大,热化学稳定性好的优点。熔盐储热具有工作温度范围宽,储能密度大,能够产生高温高压蒸汽的优点,适用于火电厂灵活性改造的热能存储,工业园区热能综合利用,工业用热和大规模民用集中供暖等领域。

图4:双罐式熔盐储热设备

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